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Recursos Energéticos e Meio Ambiente

Professor Sandro Donnini Mancini

19 - Etanol

Sorocaba, Maio de 2016

Instituto de Ciência e Tecnologia de Sorocaba

Biomassa

Toda matéria orgânica, de origem animal ou vegetal, que pode

ser utilizada na produção de energia. Fonte indireta de energia

solar, convertida em energia química pela fotossíntese.

Possui saldo de emissões de gases de efeito estufa igual a

zero, pois todo o carbono que irá gerar CO2 na futura queima

veio da fotossíntese durante a vida da planta.

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ATLAS de Energia Elétrica do Brasil. Agência Nacional de Elétrica do Brasil. 1a Edição. Brasília, 2003. Disponível em www.aneel.gov.br

Terminologia

Álcool Etílico Anidro Combustível (AEAC)

teor mínimo de álcool = 99,3%usado misturado na gasolina (27%, desde mar 2015) – efeito antidetonante

Álcool Etílico Hidratado Combustível (AEHC)

teor de álcool entre 92,6% e 93,8%

álcool comprado na bomba de combustível

Álcool de limpeza – adicionadas substâncias tóxicas para evitar consumo

até 2002 ~ 10% água

após 2002 ~ 46% de água

Álcool Gel- 70-90% de álcool

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1975 – Programa Nacional do Álcool – Proálcool

1a fase – adição de álcool anidro à gasolina

2a fase – incentivo à produção de álcool hidratado

à construção de destilarias

desenvolvimento de motores apropriados

criação de rede de distribuição

Subsídio ao combustível produzido (fim em 1999)

(Custo ficou semelhante ao da gasolina/km rodado)

Crise do Petróleo: preços subiram muito

80% do petróleo era importado

Sucesso até ~ 1990

Declínio Posterior:produção do petróleo crescente

Hinrichs, R.A. e Kleinbach, M. Energia e Meio Ambiente. Trad.

F.M. Vichi e L.F.Mello. São Paulo, Ed. Thomson, 2003

produção de álcool oscilante

“demora” do carro popular.

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2002 – Total: 1.576.418 veículos

56.594 à álcool

Fonte: http://www.anfavea.com.br/tabelas.html


84.183 à álcool


583.519 à álcool

PRODUÇÃO DE VEÍCULOS LEVES NO BRASIL (LICENCIAMENTOS)

Novidade:

2005

2.530.840 veículos

51.476 à álcool

857.899 flexíveis

�Carros flexíveis.

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2007- Total de veículos: 2.970.818

http://www.anfavea.com

.br/tabelas2010/autoveiculos/tabela10_producao.pdf

2010 - Total de veículos: 3.664.034

à gasolina: 660.182

à diesel: 358.760

flexível: 2.625.092


à diesel: 267.000


à álcool: 3



à diesel: 221.189


elétrico: 491

http://www.anfavea.com

.br/tabelas2015.html



à diesel: 207.275


elétrico: 855



à diesel: 149.513


elétrico: 846

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Safra 1989/1990 – “auge” do Proácool

220 milhões de t de cana

26.000 km2 de plantação

11,5 bilhões de L de hidratado

Fontes:http://www.unica.com.br/dadosCotacao/estatistica/http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/indicadores/agropecuaria/lspa/lspa_200805_4.shtmhttp://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/11_01_06_09_14_50_boletim_cana_3o_lev_safra_2010_2011..pdf

Esmagamento da cana-de-açúcar:

Safra 2010/11 – 625 milhões t de cana

39 milhões t de açúcar

8,1 bilhões de L de anidro

19,6 bilhões de L de álcool hidratado

~80.000 km2 de plantação (AL+ DF+SE = 55.000 km2)

(só em SP = 43.000 km2 – 17% da área do estado)


39,5 milhões t de açúcar




37,3 milhões t de açúcar





SP concentra 52% da cana plantada no pais

http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/15_04_13_09_39_02_boletim_cana_portugues_-_1o_lev_-_15-16.pdf

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37,5 milhões t de açúcar (299.10 6t de cana)

11,7 bilhões de L de anidro (156.10 6t de cana)

18,6 bilhões de L de álcool hidratado (236.10 6t de cana)



SP concentra 52% da cana plantada no pais

http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/16_04_18_14_27_15_boletim_cana_portugues_-_1o_lev_-_16.pdf

http://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/16_04_18_14_27_15_boletim_cana_portugues_-_1o_lev_-_16.pdf

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Brasil Área total = 8.514.876.599 de km2 = 851 milhões de ha

Fonte: http://www.bndes.gov.br/conhecimento/seminario/EduardoSampaio.pdf

2002/2003 – Segundo o Ministério da Agricultura

Área agricultável disponível = 152,5 milhões de ha

Área agricultável utilizada = 62,5 milhões de ha

Lavouras permanentes: 15,0 milhões de ha

Lavouras temporárias: 42,5 milhões de ha

Florestas plantadas: 5 milhões de ha

Pastagens: 177 milhões de ha

Florestas Nativas e Reservas Ambientais: 440 milhões de ha

Amazônia: 351 millhões de ha

1 km2 = 100 ha

2008Área

(106 ha)

2008Produção

(103 t)

2012Área

(106 ha)

2012Produção

(103 t)

2014Área

(106 ha)

2014Produção

(103 t)

Cana 7,50 585.617 9,41 671.756 9,89 688.672

Soja 21,21 59.841 24,9 65.701 30,23 86.420

Milho 14,46 58.279 14,2 71.296 15,23 78.723

Arroz 2,86 12.173 2,4 11.391 2,35 12.160

Feijão 3,78 3.500 2,7 2.821 3,19 3.308

Trigo 2,56 5.162 1,9 4.380 2,80 6.164

Mamona 0,17 150 0,08 25 0,06 36

Safras 2008 – 2012 - 2014

Fonte: http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/indicadores/agropecuaria/lspa/defaulttab.shtm

Cana = 5% do campo brasileiro (2008); 6% (2012); 6,5% (2014)

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Tecnologia Disponível

Hinrichs, R.A. e Kleinbach, M. Energia e Meio Ambiente. Trad. F.M. Vichi e L.F.Mello. São Paulo, Ed. Thomson, 2003

Moagem

Tratamento do caldo

Decantação – sólidolíquido

Pré-evaporação

Fermentação

adição de água (até 30% em volume do caldo a ser formado), para facilitar a diluição do açúcar e obter caldo com até 96% do açúcar da cana. O Bagaço vai ser queimado para gerar vapor.

Evaporação concentra em açúcar, aquecendo a ~105oC

filtrado, gerando sólido (adubo) e líquido

a ~115oC (ajuda a matar bactérias e fungos concorrentes). Forma-se o Mosto, que é resfriado a 30oC

Levedura (fungos como Saccharomyces cerevisae, uvarum...) hidrolisam a sacarose (C12H22O11) na presença da enzima invertase, produzindo Glicose + frutose (C6H12O6) e na presença da enzima zimase produzem o álcool.C6H12O6 2 (CH3CH2OH) + 2 CO2

28-30oC, por até 8h em dornas fechadas (calor e CO2 tendem a arrastar o álcool formado).

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Centrifugação -sólidolíquido

Destilação

Leveduras são recuperadas

~12% álcool

Obtém-se o Vinhoto ou Vinhaça (água + N+P+K ), usado na fertirrigação da própria cana e o Álcool hidratado (93-94% de álcool)

destilação azeotrópicaciclohexanoPeneiras moleculares - zeólitasPrecipitação química - CaO

Álcool anidro

Aposta: etanol celulósico (hidrólise do bagaço)

Açúcar – ao caldo é adicionado S e CaO (floculantes)Decantação e formação do caldo clarificado

Evaporação para formar xarope

Xarope em tachos de cozimento para cristalizar o açúcar

Centrifugação, secagem e ensacamento

Cachaça – mosto fermentado é decantado

líquido é destilado e envelhecido em tonéis de

madeira para oxidar de parte do álcool

(38-54% v.v. de etanol).

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PLANTAÇÃO – monocultura

queimada antes da colheita

facilita colheita e “melhora” o solo

gases de combustão (completa ou não)

fuligem

impermeabilização do solo

perda de matéria orgânica...

IMPACTOS AMBIENTAIS

“Solução”: mecanização da colheita – Lei 11241/02 –SP

Regulamentada pelo Decreto 47.700/03 – 100% de colheita

mecanizada em 25 anos.

Acordo em 2007 antecipou para 2017.

PLANTAÇÃO

IMPACTOS AMBIENTAIS (continuação)

1 colheitadeira ~ U$ 200 mil, substituem 80 cortadores

Palha fica no solo, facilitando a incorporação de matéria orgâ-

nica e impedindo sementes de ervas daninhas de brotar.

Planos para recolhimento parcial e queima para gerar calor

2009/10 - 56% da colheita paulista é mecanizada

2015/16 – 91,3% da colheita paulista deve ser mecanizadahttp://www.canalrural.com.br/noticias/cana/colheita-mecanizada-cana-atinge-913-mostra-protocolo-agroambiental-61838SP

SSP ~52% da cana nacional, ou seja, no mínimo 47% da colheita nacional é

mecanizadahttp://www.conab.gov.br/OlalaCMS/uploads/arquivos/15_04_13_09_39_02_boletim_cana_portugues_-_1o_lev_-_15-16.pdf

Safra 2006/07 – 34% da colheita paulista era mecanizada

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FABRICAÇÃO DO ÁLCOOL

1) utilização de recursos hídricos (caldo, vapor para termelétrica e

troca de calor para resfriamento do mosto, reaproveito do vapor

termelétrico, colunas de destilação).

2) energia necessária, principalmente calor (para evaporação do

caldo, vapor termelétrico, destilação - normalmente advém do vapor feito

pela queima do bagaço, que já pode vir pré-aquecido da corrente dos

trocadores de calor para resfriamento do mosto e condensação do álcool -

pode ainda gerar eletricidade e oferecer excesso para as distribuidoras).


FABRICAÇÃO DO ÁLCOOL

3) manipulação de microorganismos

4) calor gerado (termelétrica, fermentação)

6) resíduos sólidos - cinzas (geração de vapor)

filtros (aproveitado na agricultura)

5) Gases de combustão completa e incompleta

(termelétrica, fermentação)

7) efluentes líquidos – água quente (trocadores de calor)

vinhoto (aproveitado na agricultura)

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Álcool de milho x Álcool de cana

http://ecen.com/eee59/eee59p/cana_melhor_conversorl.htm

GEE = Gases de Efeito Estufa: Gasolina = 96,9 gCO2/MJ

Amido → maltose + glicose Sacarose → glicose + frutose

US$ 0,42/L Custo de Produção US$ 0,28/L

3.000 L /ha Produtividade 7.500 L/ha

1:-1,29 Balanço energético (input:output) 1:3,24

US$ 0,92/L Preço de Venda US$ 0,42/L

84,9 gCO2/MJ Emissão de GEE 33,6 gCO2/MJ

Bagaço gera o calor necessário

2025: Para substituir 10% da gasolina seriam necessários 205

bilhões de litros de etanol/ano, o que seria possível numa área

de 24 milhões de hectares (soja 2012).

Brasil (2016/2017) : 30,3 bilhões de litros (etanol + anidro), em

5,1 milhões de hectares.

Etanol Hidratado no mundo (2010): 83 bilhões de litros

Consumo de Gasolina no Mundo (2006): 1,22 trilhões de litros

http://sociedadesustentavel.terra.com.br/integra.php?id=1087http://ultimosegundo.ig.com.br/brasil/producao+de+etanol+do+brasil+deve+subir+para+274+bi+l/n1237588151803.htmlhttp://www.cgee.org.br/noticias/viewBoletim.php?in_news=759&boletim=26

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